科学家利用基因表达来了解星形胶质细胞是如何随着年龄而变化的

索尔克的研究人员发现，在大脑发育早期被开启的基因，在大脑调整时切断神经元之间的连接，在被称为星形胶质细胞的衰老神经元支持细胞中再次被激活，这可能解释了为什么即使是健康的大脑也不能随着年龄的增长而正常工作。这部作品，出现在细胞的报道2018年1月2日的研究表明，星形胶质细胞可能是预防或逆转正常衰老影响的良好治疗靶点。

索尔克分子神经生物学实验室的助理教授尼古拉·艾伦说:“大部分研究非神经元脑细胞——特别是星形胶质细胞——如何影响神经元功能的工作，都是在年轻大脑发育期间进行的。”“但我们想了解为什么在一个健康的衰老大脑中，神经元不像以前那样交流。”

星形胶质细胞(因其星形外观而得名)在大脑中占所有细胞的三分之一到一半，并且越来越多地被发现对神经元功能至关重要，尽管研究远不及神经元。艾伦之前发现了星形胶质细胞分泌的一类蛋白质，它帮助神经元形成活跃的连接，被称为突触。没有这种帮助，神经元就无法交流。神经科学家们知道，在幼小的，发育中的大脑中，突触被激活和失效，而在成年人的大脑它们大多是稳定的。但在衰老的大脑中，神经元开始失去连接，不能很好地交流。艾伦和研究生马修·布瓦维尔想知道，衰老过程中突触和神经元通信的变化是否与星形胶质细胞的变化有关。

为了找到答案，两人决定进行比较基因表达在成年老鼠大脑中的星形胶质细胞和老年老鼠大脑中的星形胶质细胞中。这将使他们了解哪些基因在这两个阶段是活跃的。

布瓦维尔选择将4个月大的老鼠与2岁大的老鼠进行比较，4个月大的老鼠相当于成年老鼠。他使用了一种叫做核糖标记的分子技术，这种技术使他能够找出哪些基因被星形胶质细胞转化为蛋白质。它通过分离细胞的蛋白质制造机器(称为核糖体)来工作，核糖体将DNA(基因)的mRNA副本转化为蛋白质。通过对星形胶质细胞核糖体的分子快照，可以看到所有正在进行的mRNA拷贝，从而知道哪些基因是活跃的。

为了全面了解星形胶质细胞基因表达，两人在老鼠大脑的四个非常不同的区域使用了这项技术:皮层的两个区域、下丘脑和小脑。

令他们惊讶的是，他们发现大多数使星形胶质细胞的特性星形胶质细胞随年龄变化不大基因表达与时间相当一致。但有什么改变了:基因在发育过程中通常会导致神经元之间连接的丧失在老化的星形胶质细胞中再次打开。

艾伦说:“这表明，在这些星形胶质细胞老化的过程中，某种遗传程序被重新激活，导致神经元失去彼此之间的联系。”

有趣的是，星形胶质细胞看起来最不同的区域是大脑的地方神经元小脑和下丘脑的功能随着年龄增长而明显下降甚至死亡。

布瓦维尔补充说:“这可能解释了为什么随着年龄的增长，新陈代谢下降，协调性变差，因为这些功能是由下丘脑和小脑协调的。”

该团队已经公开了他们的研究数据，供其他研究人员使用。未来，该实验室计划将衰老的星形胶质细胞与疾病模型中的星形胶质细胞进行比较，以观察是否存在允许向疾病过渡的病理前变化。

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